Python SymPy中的量纲分析
我正在尝试使用来执行以下任务：Python SymPy中的量纲分析,python,sympy,pint,Python,Sympy,Pint,我正在尝试使用来执行以下任务： 简化一些物理量和物理常数的代数方程 执行量纲分析以确保我的方程式正确无误 通过插入物理量的值来评估方程式 下面是我对这个问题的解答，在这里我想找到与给定能量相等的质量。（我在Jupyter中运行这个，因为它可以使方程看起来很好。） 从E=m*c**2开始，我想求解m： from sympy import * E, m, c = symbols('E m c') # symbols, for energy, mass, and speed of light eq_E
E=m*c**2开始，我想求解m
：
from sympy import *
E, m, c = symbols('E m c') # symbols, for energy, mass, and speed of light
eq_E = Eq(E, m*c**2) # define equation for E in terms of m and c
eq_m = Eq(m,solve(eq_E,m)[0]) # solve equation for m
display(eq_m)
太好了！现在是进行量纲分析的时候了。我将用焦耳定义我的能量E
，我不需要定义c
的单位，因为它是一个物理常数，我使用的是国际单位制（这似乎是SymPy的默认单位）我想知道1焦耳能量中有多少质量，我想知道这个质量的单位。我将使用Quantity（）
定义我的变量，然后在方程中再次设置它们，以便Symphy可以解出它：
from sympy.physics.units import Quantity, energy, joule, speed_of_light
from sympy import Eq, solve
m = Quantity('m') # Define unknown mass 'm' as a quantity
E = Quantity('E') # Define known energy 'E' as a quantity
E.set_dimension(energy) # E is a quantity of energy
E.set_scale_factor(1.0*joule, 'SI') # set energy to 1.0 Joules
eq_E = Eq(E,m*speed_of_light**2) # define E = mc^2
eq_m = Eq(m,solve(eq_E,m)[0]) # Solve E = mc^2 for m
display(eq_m)
它看起来不漂亮，但表达是正确的。现在我想看看m
的值是多少，以及m
的单位是多少。首先，我将m
的解决方案保存在m\u solve
中：
m_solve = solve(eq_E,m)[0]
display(m_solve)
现在，我能看看m_solve
有什么单位吗
print(m_solve.dimension)
AttributeError:“Mul”对象没有属性“dimension”
m_solve
的值是多少
print(m_solve.scale_factor)
AttributeError:“Mul”对象没有属性“scale\u factor”
什么是Mul
？如何获得数量
？更一般地说，Symphy中是否有一个很好的工作流程，用于处理符号方程和沿途检查单元，然后最终计算这些方程？如果不是，还有好的选择吗？（我尝试了一些替代方案，最有希望的是，但它似乎缺乏符号支持。）我制作了一个名为SymDim（SymbolicDimensional analysis）的python包，使用symphy和astropy.units来完成这项工作
使用安装SymDim（还将安装SymPy、Astropy和num2tex）
pip安装符号
以下示例可以在Jupyter笔记本中运行。
第一个用例：我知道光速，但我不知道我需要多少能量，只想看看单位m
：
E=S（'E'，u.J）#以焦耳（'J'为单位的能量）
c=S（'c'，u.m/u.S，3.0e8）#光速：3.0e8 m/S
m=S（'m'）#我还不知道单位！
E.等于（m*c**2）
m=E.solve_for（m）[0]#solve返回可能的解决方案列表
显示器（米）
m
以千克为单位！现在我想看看有多少质量相当于9000焦耳的能量：
E=S（'E'，u.J，9000）#能量
m=S（'m'）#我不知道单位或数值
E.等于（m*c**2）
m=E.solve_表示（m）[0]
显示器（米）
这就是我想要的！你也可以做一些疯狂的事情，比如：
x=S（'x'，u.m，5.0）
L=S（'L'，单位m，3.0）
Zw=S（'Z_w'）
T0= S（‘Ty0’，英国K，300）
T0.equals（Zw**（x/L-S（1）/S（2））#将“1”和“2”括在Sympint中，以便python不会将它们的1/2计算为0.5
显示（T0）
#现在求解Zw，不管是什么
Zw=T0。求（Zw）[0]的_
显示（Zw）#很高兴知道Zw的单位是开尔文^（6/7）！
免责声明：
有些地方很模糊
有时您不能重用变量，而需要在变量执行其equals（）
方法后重新定义它
我仍然需要更新GitHub上的文档
请在提交错误/请求。这是否已在TypeError:super（）至少接受一个参数（给定0）super（）super（Symbol，self）